(57)【要約】【課題】コンパクト性と光学特性とを両立できるズームレンズおよび電子機器を提供すること。【解決手段】本発明は、物体側から順に、変倍中固定の負の第１レンズ群Ｇ１、変倍時広角端から望遠端にかけて像側から物体側に移動する正の第２レンズ群Ｇ２、変倍時光軸上を移動する負の第３レンズ群Ｇ３を備えるズームレンズにおいて、第３レンズ群Ｇ３が前群のレンズＬ３１と空気間隔を開けて後群のレンズＬ３２とからなり、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をf1、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をf2、撮像面の対角線長さをyとした場合に、1.3＜｜f1／y｜＜3.6および1.1＜f2／y＜2.0の条件式を満たすものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、変倍中固定の負の第１レンズ群、変倍時広角端から望遠端にかけて像側から物体側に移動する正の第２レンズ群、変倍時光軸上を移動する負の第３レンズ群を備えるズームレンズにおいて、
前記第３レンズ群は前群と空気間隔を開けて後群とからなり、
前記第１レンズ群の焦点距離をf1、前記第２レンズ群の焦点距離をf2、撮像面の対角線長さをyとした場合に以下の条件、
1.3＜｜f1／y｜＜3.6
1.1＜f2／y＜2.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
請求項１記載のズームレンズであって、前記第３レンズ群の焦点距離をf3とした場合、以下の条件、
1.6＜｜f3／y｜＜3.4
を満たすことを特徴とするズームレンズ。
【請求項３】
請求項１記載のズームレンズであって、前記第３レンズ群中最も物体側のレンズの焦点距離をf31とした場合、以下の条件、
0.6＜｜f31／f3｜＜1.5
を満たすことを特徴とするズームレンズ。
【請求項４】
本体筐体に設けられるズームレンズと、このズームレンズを介して画像を取り込む撮像素子とを備える電子機器において、
前記ズームレンズは、
物体側から順に、変倍中固定の負の第１レンズ群、変倍時広角端から望遠端にかけて像側から物体側に移動する正の第２レンズ群、変倍時光軸上を移動する負の第３レンズ群を備えており、
前記第３レンズ群は前群と空気間隔を開けて後群とからなり、
前記第１レンズ群の焦点距離をf1、前記第２レンズ群の焦点距離をf2、撮像面の対角線長さをyとした場合に以下の条件、
1.3＜｜f1／y｜＜3.6
1.1＜f2／y＜2.0
を満足することを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項４記載の電子機器であって、前記第３レンズ群の焦点距離をf3とした場合、以下の条件、
1.6＜｜f3／y｜＜3.4
を満たすことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項４記載の電子機器であって、前記第３レンズ群中最も物体側のレンズの焦点距離をf31とした場合、以下の条件、
0.6＜｜f31／f3｜＜1.5
を満たすことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型かつ光学性能の良好なズームレンズおよびそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器である携帯電話に用いる小型カメラモジュールは薄型が求められる一方で、光学式のズームレンズが要求されている。このズームレンズは、特にその携帯性ゆえ落下衝撃への配慮をしなくてはならない。つまり、これに適したレンズを得ようとすると、最も物体側に位置するレンズ群をズーミングに際して動かさない配慮が必要となる。しかも、携帯電話等の筐体より外側に張り出さないようにするという配慮も必要となる。
【０００３】
この条件を満足させる構成として、例えば、正・負のレンズ群から成る２群ズームレンズの前に、ズーミングに際して固定でノンパワーのバリアを備えたものを挙げることができる。また、従来、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とから成り、ズーミングに際して第１レンズ群を固定し、第２レンズ群と第３レンズ群とを移動させてズーミングを行うものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３００２４号公報
【特許文献２】特表平１０−５１３２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前者の構成では、バリアの有効径が大きいため、カメラをその高さ・幅についてコンパクト化することができない。一方、後者の構成では、変倍比が２倍程度と小さいことに加え、広角端の歪曲収差が大きく、またＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子を用いる場合、撮像素子表面を保護するためのリッドガラスが必要であるが、そのために必要なバックフォーカスを十分にとれないという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、物体側から順に、変倍中固定の負の第１レンズ群、変倍時広角端から望遠端にかけて像側から物体側に移動する正の第２レンズ群、変倍時光軸上を移動する負の第３レンズ群を備えるズームレンズにおいて、第３レンズ群が前群と空気間隔を開けて後群とからなり、第１レンズ群の焦点距離をf1、第２レンズ群の焦点距離をf2、撮像面の対角線長さをyとした場合に、
1.3＜｜f1／y｜＜3.6…（１）
1.1＜f2／y＜2.0…（２）
の条件式を満たすものである。
【０００７】
さらに、第３レンズ群の焦点距離をf3とした場合に、
1.6＜｜f3／y｜＜3.4…（３）
の条件式を満たすものでもある。
【０００８】
さらに、第３レンズ群中最も物体側のレンズの焦点距離をf31とした場合に、
0.6＜｜f31／f3｜＜1.5…（４）
の条件式を満たすものでもある。
【０００９】
このような本発明において、条件式（１）は第１レンズ群の焦点距離を規定するものであり、これによって前玉径の増大を抑制しつつ、歪曲収差を抑制している。また、条件式（２）は第２レンズ群の焦点距離を規定するものであり、これによって変倍時の移動量を規制しつつ、球面収差とコマ収差との補正を両立している。
【００１０】
また、条件式（３）は第３レンズ群の焦点距離を規定するものであり、これによってバックフォーカスの増大を抑制しつつ、軸外構成の撮像素子への入射角度を抑制している。また、条件式(4)は第３レンズ群の前群の焦点距離を規定するものであり、これによって特に５割像高から１０割像高にかけて内方性のコマ収差を抑制するとともに、外方性のコマ収差の発生も抑制できるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
このような本発明では、ズーミングに際して第１レンズ群を固定してもコンパクト性が損なわれず、しかも軸外光線の撮像素子への入射角度がゆるく、そして光学性能の高いコンパクトなズームレンズを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係るズームレンズを説明する模式断面図であり、（ａ）は短焦点距離端、（ｂ）は中焦点距離、（ｃ）は長焦点距離端での各レンズ位置を示している。
【００１３】
すなわち、本実施形態に係るズームレンズは、物体側から順に、変倍中固定の負の第１レンズ群Ｇ１、変倍時広角端から望遠端にかけて像側から物体側に移動する正の第２レンズ群Ｇ２、変倍時光軸上を移動する負の第３レンズ群Ｇ３を備えている。
【００１４】
また、このズームレンズにおける第３レンズ群Ｇ３としては、前群となるレンズＬ３１と、このレンズＬ３１と空気間隔を開けて配置される後群のレンズＬ３２とを備えている。そして、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をf1、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をf2、撮像面の対角線長さをyとした場合に、以下の条件式を満たすものである。
【００１５】
1.3＜｜f1／y｜＜3.6…（１）
1.1＜f2／y＜2.0…（２）
【００１６】
さらに、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をf3とした場合、以下の条件式を満たすものでもある。
1.6＜｜f3／y｜＜3.4…（３）
【００１７】
さらに、第３レンズ群Ｇ３中最も物体側のレンズＬ３１の焦点距離をf31とした場合、以下の条件式を満たすものでもある。
0.6＜｜f31／f3｜＜1.5…（４）
【００１８】
本実施形態に係るズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１を２枚構成としている。この２枚のレンズＬ１１、Ｌ１２のうち、物体側のレンズＬ１１にガラス球面レンズ、像側のレンズＬ１２に非球面レンズを配置している。つまり、本実施形態におけるズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、特に広角端での軸外主光線の屈折量が大きいため、非点収差や歪曲収差の発生が大きくなる。そこで像側のレンズＬ１１に非球面レンズを用い、それらの収差を補正している。
【００１９】
なお、本実施形態では第１レンズ群Ｇ１が２枚のレンズＬ１１、Ｌ１２からなっているが、凹レンズ１枚で構成しても良い。その場合、非球面レンズとすることが望ましい。さらに凹レンズの像側面に複合非球面を設けて構成してもよい。
【００２０】
また、第１レンズ群Ｇ１をガラス球面レンズと非球面レンズとで組合せた場合、非球面レンズの材料はプラスチックで構成すれば、コストメリットを得る上で望ましい。その場合、温度変化によるピントの変化を考慮し、構成レンズの焦点距離は以下の条件式（５）を満たすようにすることが望ましい。
4＜｜f12/fw｜…(５)
f12：第１レンズ群中の像側に配置したレンズの焦点距離
fw：広角端の焦点距離
【００２１】
この条件式を満足させれば、温度変化によるピント移動量を実使用上問題のないレベルに抑制することが可能となる。
【００２２】
また、上記条件式（２）は正の第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を規定するものである。もしもこの上限を超えると焦点距離が長くなるため、上限を越えないようにすることで変倍時の移動量を小さくできコンパクトにすることが可能となる。一方、下限を越えると焦点距離が短くなるため、下限を越えないようにすることで特に球面収差とコマ収差の補正を両立させることが可能となる。
【００２３】
本実施形態では、開口絞りＳを第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置して変倍中第２レンズ群Ｇ２とともに移動させる構成としているが、その理由は射出瞳位置を長くすることと、第１レンズ群Ｇ１の前玉となるレンズＬ１１の径を小さくできるためである。また、軸外光線の撮像素子ＩＭＧへの入射角度をなるべく浅いくすることで、シャーディングを抑制して、画面四隅まで明るくすることができる。
【００２４】
また第２レンズ群Ｇ２は両凸レンズＬ２１と凹レンズＬ２２との接合レンズとしている。これは変倍全域に渡る球面収差を良好に補正するためである。なお、もしも正レンズと負レンズとを独立に構成すると球面収差が過剰にアンダーとなり他のレンズ群ではそれを補正することが困難となる。
【００２５】
また、第２レンズ群Ｇ２の凸レンズＬ２１、凹レンズＬ２２の硝材選択は下式の条件を満足させることが望ましい。
12＜v21-v22…(６)
v21:第２レンズ群Ｇ２の凸レンズＬ２１のアッベ数
v22:第２レンズ群Ｇ２の凹レンズＬ２２のアッベ数
【００２６】
この条件を満たすようアッベ数の差を設定することで、特に広角端の軸上色収差を補正することが可能となる。
【００２７】
条件式（３）は、負の第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を規定するものである。この上限を超えると焦点距離が長くなるため、上限を越えないようにすることでバックフォーカスの増大を抑制し、コンパクト化を図ることができる。一方、下限を越えると焦点距離が短くなるため、下限を越えないようにすることで射出瞳位置を短くして軸外光線の撮像素子ＩＭＧへの入射角度を小さくすることが可能となる。
【００２８】
条件式（４）は、第３レンズ群Ｇ３中の負のパワーを持つ前群のレンズＬ３１の焦点距離を規定するものである。この上限を超えると焦点距離が長くなるため、上限を越えないようにすることで、特に５割像高から１０割像高にかけて発生しやすい内方性のコマ収差を抑制することが可能となる。一方、下限を超えると焦点距離が短くなることから、下限を越えないようにすることで逆に外方性コマ収差の発生を抑制できるようになる。
【００２９】
本実施形態では、第３レンズ群Ｇ３を２枚のレンズＬ３１、Ｌ３２から構成している。これは特に像面湾曲と非点収差を良好に補正するため、補正面を増やした結果である。つまり、第３レンズ群Ｇ３を1枚のレンズで構成すると、非点収差を小さくすること、および像面湾曲をフラットにすることが非常に困難となる。
【００３０】
本実施形態における第３レンズ群Ｇ３中、像側のレンズＬ３１は正の屈折力、負の屈折力、両方の形態を記載したが、主に非点収差と像面湾曲のバランスを取る上では、正パワー、負パワーどちらにパワーを振っても良い。
【００３１】
また、本実施形態では最も像側に位置するレンズをプラスチックで構成している。プラスチックとした場合、下記の条件式を満足することが望ましい。
5＜｜f32／fw｜…（７）
【００３２】
この条件式（７）を満足させれば、温度変化によるピント移動量を実使用上問題のないレベルに留めて置くことができる。
【００３３】
さらに、第３レンズ群Ｇ３中の構成レンズには非球面を用いるのがよい。これは軸外収差を補正する上で好ましいからである。
【００３４】
また、第３レンズ群Ｇ３を負パワーにすることでバックフォーカスを短くでき、ズームレンズ全体の小型化を図ることができるが、一方で撮像素子ＩＭＧへの入射角度を増加させることになる。この場合、特に画面中央に比べて画面四隅が若干暗くなるものの、携帯電話等の小型の電子機器に用いる場合には被写体を画面中央に合わせることが多く、これにより画面中央の被写体を浮き立たせる撮影を自然に行うことが可能となる。なお、画面全体として同等な明るさを得たい場合には、撮像素子ＩＭＧで取り込んだ画像信号を電気的に処理することで対処可能である。
【実施例１】
【００３５】
次に、本実施形態のズームレンズの実施例について説明する。先ず、図２〜図４を参照しながら、本発明に係るズームレンズの実施例１について説明する。実施例１に係るズームレンズの構成は、図１に示す模式断面図と同じである。図２は、実施例１における短焦点距離端での諸収差図、図３は、実施例１における中間焦点距離での諸収差図、図４は、実施例１における長焦点距離端での諸収差図である。
【００３６】
また、表１に、実施例１のレンズにおける各値を示す。なお、表中の面番号は図１に示すレンズ面の番号ｒ１〜ｒ１４に対応し、Ｒはレンズ面の曲率半径、Ｄは隣り合う２つのレンズ面の間隔。Ｎｄはｄ線における屈折率、Ｖｄはアッベ数とする。
【００３７】
【表１】
2005055725.tif 000003
【００３８】
上記各値においてＤ４、Ｄ８、Ｄ１２はズーミングに伴って間隔が変化するため、各々変数Ａ、Ｂ、Ｃで示している。したがって、広角端から望遠端にズーミングがなされた時の実施例１の変数Ａ、Ｂ、Ｃの各値を表２に示す。なお、表中のｆは全系の焦点距離、Ｆｎｏ．は全系のＦナンバーを示している。
【００３９】
【表２】
2005055725.tif 000004
【００４０】
次に、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２は非球面で構成されており、その非球面は次式（数１）によって定義されるものとする。
【００４１】
【数１】
2005055725.tif 000005
【００４２】
なお、数１において、xは非球面の光軸方向の座標、rは曲率、hは光軸からの距離を示している。a,b,c,d各非球面係数を表３に示す。
【００４３】
【表３】
2005055725.tif 000006
【００４４】
このような実施例１では、全長約１１ｍｍ〜１２ｍｍ、光学倍率約２倍のズームレンズを構成することができる。
【実施例２】
【００４５】
次に、実施例２を説明する。図５〜図８を参照しながら、図５は、実施例２に係るズームレンズの構成を示す模式断面図、図６は、実施例２における短焦点距離端での諸収差図、図７は、実施例２における中間焦点距離での諸収差図、図８は、実施例２における長焦点距離端での諸収差図である。
【００４６】
また、表４に、実施例２のレンズにおける各値を示す。なお、表中の面番号は図５に示すレンズ面の番号ｒ１〜ｒ１４に対応し、Ｒはレンズ面の曲率半径、Ｄは隣り合う２つのレンズ面の間隔。Ｎｄはｄ線における屈折率、Ｖｄはアッベ数とする。
【００４７】
【表４】
2005055725.tif 000007
【００４８】
上記各値においてＤ４、Ｄ８、Ｄ１２はズーミングに伴って間隔が変化するため、各々変数Ａ、Ｂ、Ｃで示している。したがって、広角端から望遠端にズーミングがなされた時の実施例２の変数Ａ、Ｂ、Ｃの各値を表５に示す。なお、表中のｆは全系の焦点距離、Ｆｎｏ．は全系のＦナンバーを示している。
【００４９】
【表５】
2005055725.tif 000008
【００５０】
次に、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２は非球面で構成されており、その非球面は上記式（数１）によって定義されるものとする。実施例２において、数１で示されるa,b,c,d各非球面係数を表６に示す。
【００５１】
【表６】
2005055725.tif 000009
【００５２】
このような実施例２では、全長約１１ｍｍ〜１２ｍｍ、光学倍率約２．４倍〜２．５倍のズームレンズを構成することができる。
【００５３】
なお、実施例１、２における各条件式（１）〜（７）の数値例を表７に示す。
【表７】
2005055725.tif 000010
【産業上の利用可能性】
【００５４】
上記説明した本発明に係るズームレンズは、これを本体筐体に組み込み、またこのズームレンズを介して画像を取り込む撮像素子を備える電子機器、例えば携帯電話やデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯端末（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータ、ペン型カメラに利用可能である。特に小型の電子機器（携帯電話や小型デジタルスチルカメラ）に用いると好適であり、２〜３倍程度の光学ズームを利用した撮像を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態に係るズームレンズを説明する模式断面図である。
【図２】実施例１における短焦点距離端での諸収差図である。
【図３】実施例１における中間焦点距離での諸収差図である。
【図４】実施例１における長焦点距離端での諸収差図である。
【図５】実施例２に係るズームレンズの構成を示す模式断面図
【図６】実施例２における短焦点距離端での諸収差図である。
【図７】実施例２における中間焦点距離での諸収差図である。
【図８】実施例２における長焦点距離端での諸収差図である。
【符号の説明】
【００５６】
Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群
【図１】
2005055725.tif 000011
【図２】
2005055725.tif 000012
【図３】
2005055725.tif 000013
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005055725.tif 000016
【図７】
2005055725.tif 000017
【図８】
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